摘要：为了完结路灯按需照明，在满意根本照明功用的一起防止照明糟蹋，节约照明动力，规划了短程无线通讯无级调压单灯节能设备。该设备通过短程无线通讯，可对单灯进行实时操控、监测。选用高频电力电子斩波技能操控路灯的输入电压间歇性的通断来进行线性接连地降压，使得每一盏路灯的输入电压值能够线性地下降，然后完结节能的意图。论述了短程无线通讯无级调压单灯节能设备的根本作业原理，并给出了线路检测设备的硬件电路和软件规划。
关键词：短程无线通讯；无级调压节能；线性接连降压；节能设备
跟着动力的日益紧缺，路灯节能作业现已被高度重视。但现在的路灯节能根本是会集地降压节能，其在运转中的缺乏逐步闪现。单灯节能设备能够操控办理到单灯，可大大进步路灯职业的操控办理水平，下降办理本钱。并可选用现在最优操控办法，完结对路灯电流及照度的动态智能化办理，即TPO(Time／Place／Occasion)办理。此设备可从根本上改动城市路灯的办理方法，把传统的路途照明只能操控到路段提升到可直接操控到详细的每盏路灯，大大进步路途照明职业的全体办理水平，节约路灯的运转办理及维护费用。
1 单灯节能设备构成
单灯节能设备由会集单元和操控单元构成。
会集单元完结一切操控单元的办理功用，详细为：保存该分站操控器下一切操控单元的地址，并依据保存的地址进行巡测操控单元，当发现反常状况时及时上报监控主站；作为中心通道辅佐完结监控主站对操控单元的操控、选测、设置参数等各项操作；记载一切操控单元的运转数据，当监控主站需求时及时上传。
操控单元的首要功用为：依据预设的参数进行节能或开关灯操作并收集当前作业电压、电流及环境温度等参数，发现毛病及时上报会集单元。
2 硬件电路规划
2．1 会集单元
会集单元的构成如图1所示，由电源、长途无线通讯模块、短程无线通讯模块、时钟单元、存储芯片、显现单元及CPU组成。
长途无线通讯模块由天线和主板构成，天线能够有效地接纳国家公网公司(移动、联通、电信)的公共网络服务的通讯信号，主板进行处理，并通过串口与CPU衔接。长途无线通讯模块首要作用是监控主站与会集单元进行信息交互的桥梁。
显现器／键盘由LCD液晶显现器和按键构成，用来显现并设置会集单元和操控单元的各种参数，并显现每盏灯的电压、电流、功率、节能状况以及现在的毛病状况等。
时钟单元选用PHILIPS公司推出的一款工业级内含I2C总线接口功用的具有极低功耗的多功用时钟／日历芯片PCF8563。该芯片功耗低，能够完结各种杂乱的守时服务，通过I2C接口与CPU衔接。外接电池，在设备停电时时钟也能够正常运转。
外接220 VAC先通过变压器降压后，然后通过桥堆整流，之后别离通过开关电压调节器调整出12 VDC和5 VDC供整个会集单元作业。
存储芯片选用FM25C512，存储容量达64 KB，通过频率高达20 MHz的SPI接口与CPU相连，彻底满意会集单元存储数量大、读写频频的要求。
短程无线通讯模块构成图如图2所示，短程无线通讯模块是通讯的中心部分，首要由处理器和无线部分构成。处理器选用TI公司低功耗Z-Accel ZIGBEE处理器CC2480，Z-stack软件ZigBee-2006协议栈能够在ZigBee处理器上运转。该器材通过串口与CPU通讯，应用程序在CPU上运转。无线部分由射频芯片CC2591和天线构成。选用2．4 GHz共用频段进行通讯，100kHz的通讯带宽，能够组成大规模网状或星状网络，网络节点容量到达65 535个。
CPU含32位ARM硬件渠道、内嵌μC／OSⅡ嵌入式操作体系软件渠道，既能脱离操控中心，按本地预订的操控程序独立作业，又能接纳办理中心的指令，一致履行操控办理中心作业程序联网作业。
2．2 操控单元
操控单元的构成如图3所示，由电源模块、短程无线通讯模块、时钟单元、存储芯片、电压电流采样模块、节能操控模块及CPU组成。
其间电源模块、短程无线通讯模块、时钟单元、存储芯片的功用以及完结办法均与会集单元的功用相似，本文不再赘述。电压信号通过互感器后转换成小信号，电流信号通过霍尔器材转换成小信号。选用主CPU直接采样，而主CPU并没有负电源。因而为了收集沟通的负半波，先将这些小信号别离通过加法电路举高电压之后供主CPU收集，收集之后去掉叠加的信号即为输入信号。
节能操控模块是其间的中心模块，其构成图如图4所示。同步信号产生模块使用比较器找到电压的过零点，电压过零点便是一个操控周期的开端。CPU产生一个PWM波，与同步信号叠加在一起构成操控信号。该操控信号通过驱动模块增强驱动才能之后直接操控高频开关模块，信号为高时高频开关注册，信号为低时高频开关断开。通过高频开关的通断来操控输出信号的有无，在沟通电压的一个周期内，因为部分时刻电压并没有导通，因而，从整个周期来看电压做功是下降的，也就到达了节能的意图。输入滤波和输出滤波模块用来滤除整条线路的杂波信号，可有效地维护用电设备。旁路模块在当高频开关模块产生毛病时导通，确保路灯不平息，一起也维护高频开关模块不被损坏。
主CPU首要完结以下功用：操控办理、电力电子调压稳压操控、采样、多种通讯方法：RS232／485等，根本数据处理存储等。
3 程序规划
在软件规划中，选用模块化结构。整个程序由主程序及各个功用子程序、中止服务程序组成。
会集单元程序流程图如图5所示，通过各项装备后，CPU一向循环检测是否收到监控中心的指令，收到则做相应处理；一起巡测操控单元并检测是否收到操控单元的数据，收到后也做相应处理。
操控单元程序流程图如图6所示，通过各项装备后，CPU一向循环检测是否收到会集单元的指令，收到则做相应处理；一起判别是否到了开关灯或许节能时刻，时刻到了再进行相应处理；实时收集电压电流数据，判别数据是否反常，反常则进行反常处理。
4 结语
短程无线通讯无级调压单灯节能设备，选用短程无线通讯方法进行交互通讯，能够组成近距离、多节点的短程无线网络，防止了当地路灯的线路环境对通讯作用的影响，进步了通讯成功率。一起因为能够办理到每一盏灯，可自动检测上报每一盏灯作业状况，精确发现是否有损坏的路灯，免去了人工寻检毛病灯的费事，进步城市照明办理部门的作业效率。并可依据实践照明的需求并使用调压节能技能，调整路灯的功率，完结按需照明，有效地下降了能耗，选用无级调压技能，能够接连平稳降压，这样确保了降压过程中不灭灯。因而，短程无线通讯无级调压单灯节能设备是先进的、习惯市场需求的现代化办理体系渠道。
